Sebelum pembuahan terjadi, sperma harus mencapai vagina , berjalan melalui rahim, dan mencapai saluran tuba. Vagina, karena sekresi asamnya, adalah lingkungan yang tidak bersahabat bagi sperma. Pada beberapa hewan pengerat, air mani membeku saat mencapai vagina, mencegahnya keluar lagi. Meskipun kontraksi dinding rahim dan vagina membantu sperma mencapai tuba, kenyataannya sangat sedikit yang melakukannya.
Dalam kondisi normal, pembuahan terjadi di ampula oviduk. Jika terjadi di luar tuba, kehamilan adalah ektopik. Pada spesies manusia, sel telur hanya dapat dibuahi dalam waktu 24 jam, karena sperma memiliki daya hidup satu hingga dua hari. Namun, pada kelelawar, sperma tetap berada di tubuh betina selama hibernasi, dan setelah waktu ini sel telur dapat dibuahi.
Pergerakan sperma memungkinkannya untuk melintasi matriks ekstraseluler yang mengelilingi sel-sel folikel dan mencapai zona pelusida. Sesampai di sana, membran sperma mengikat glikoprotein ZP3. Protein telah diidentifikasi dalam membran sperma yang membantu pengikatan ini: sp 56, galaktosiltransferase, dan ZRK kinase. Mengikat ZP3 memicu reaksi akrosom dan beberapa protein mengikat protein ZP2. Pada babi, protein ini adalah akrosin, dan pada hamster PH20. The pengakuan antara spesies ditemukan di pelusida zona, karena jika hal ini dihilangkan, fertilisasi antara spesies yang berbeda dapat terjadi.
Sperma menempel secara tangensial ke membran sel telur, yang membentuk semacam gaya angkat di atas sperma yang menempel. Lalu ada penghambatan polispermia , yang terdiri dari mencegah beberapa sperma membuahi sel telur. Untuk melakukan ini, membran didepolarisasi dan reaksi kortikal terjadi pada saat yang bersamaan. Pada yang terakhir, butiran vesikular mengeluarkan isinya, yang menyebabkan perubahan struktur ZP2 dan ZP3, yang bertanggung jawab untuk pengikatan spesifik. Isi granula juga tetap berada di luar, tetapi tidak membentuk membran fertilisasi.
Fase berikutnya adalah peleburan materi genetik : nukleus, sentriol dan beberapa mitokondria sperma telah masuk ke dalam sel telur. Pembuahan terjadi pada oosit fase I, jadi sebelum langkah ini, meiosis harus telah berakhir. Membran inti sperma pecah, dan materi genetik terdekondensasi. Akibatnya, amplop nuklir baru terbentuk.
Sentriol bertindak sebagai pusat pengorganisasian mikrotubulus dan mengelilingi dua pronukleus. Pada saat yang sama, kromatin mulai mengembun, dan ketika mereka semakin dekat, kromosom dapat dilihat di dalam, yang tidak bergabung. Amplop-amplop itu pecah, dan kromosom-kromosom mengorientasikan diri pada lempeng ekuator metafase. Kami sudah berada di divisi pertama segmentasi, yaitu, kami tidak menemukan inti diploid sejati. Pada gilirannya, aktivasi terjadi dalam metabolisme sel telur, yang diperlukan untuk fase berikut dalam perkembangan embrio.